Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине «Электротехника и электроника»

Автономное учреждение

профессионального образования

Ханты-Мансийского автономного округа – Югры

«Сургутский политехнический колледж»

Методические рекомендации

по выполнению практических работ по дисциплине «Электротехника и электроника»

Для студентов очной формы обучения

Специальность: 23.02.03 Техническое обслуживание

и ремонт автомобильного транспорта

Наименование профиля: технический

Сургут, 2024

Методические рекомендации по выполнению практических работ

по дисциплине «Электротехника и электроника»

Разработчики:

Ф.Р.Коновалова, преподаватель специальных дисциплин

^{Ф.И.О., ученая степень, звание, должность}

В методических указаниях приводятся теоретические сведения по теме, задания и образцы решения для выполнения практической работы .

Рекомендована профессионально-методическим объединением

«Транспортные средства»,

протокол № 1 от «06»сентября 2024 г.

Практическая работа №1

«Расчет смешанного соединениякконденсаторов»

Цель:изучить метод расчета электрической емкости и зарядов конденсаторов при их смешанном соединении.

Теоретические сведения

Электричес­кий конденсатор—это система из двух проводников (обкладок, пластин), разделенных диэлектриком.

Конденсаторы обладают свойством накапливать на своих обкладках электрические заряды, равные по величине и противоположные по знаку.

Электрический заряд qкаждой из обкладок пропорционален напряжениюUмежду ними:

Величину С, равную отношению заряда одной из обкладок конденсатора к напряжению между ними, называют электрической емкостью конден­сатора и выражают в фарадах (Ф).

Емкость конденсатора зависит от геометрических размеров, формы, взаимного расположения и рас­стояния между обкладками, а также от свойств диэлектрика.

Конденсаторы могут быть соединены последова­тельно, параллельно и смешанно (последовательно-параллельно).

Последовательное соединение

При таком на обкладках всех конденсаторов будут одинаковые по величине заряды:

Напряжения на конденсаторах будут различны, так как они зависят от их емкостей:

;…

Общее напряжение:

Общая, или эквивалентная, емкость

или

Параллельное соединение

При параллельном соединении напряжение на всех конденсаторах одинаковое.

Заряды на обкладках отдельных конденсаторов при различной их емкости:

, ….

Заряд, полученный всеми параллельно соединен­ными конденсаторами:

Общая (эквивалентная) емкость:

Задание

1. Определить эквивалентную емкость батареи конденсаторов, соединенных по схеме, при соответствующих положениях ключей.

1. Для случая, когда ключи К₁, К₂ и К₃ разомкнуты, найти заряды на каждом конденсаторе и общий заряд схемы.

Порядок выполнения расчета

Задание 1

1. Для данных своего варианта начертить исходную схему.

1. Рассчитать последовательное соединение С₃-С₇:

1. Рассчитать параллельное соединение С₄-С₅:

1. Рассчитать последовательное соединение С₂-С₄₅:

1. Найти эквивалентную емкость, рассчитав параллельное соединение С₂₄₅-С₃₇:

Задание 2

1. Для данных своего варианта начертить исходную схему.

1. Рассчитать заряды на каждом конденсаторе:

1. Рассчитать общий заряд схемы:

1. Проверка:

_,

_где

Практическая работа №2

«Расчет смешанного соединения резисторов»

Цель:закрепить знания методов расчета эквивалентного сопротивления резисторов при их смешанном соединении.

Теоретические сведения

Отдельные проводники электрической цепи могут быть соединены между собой последова­тельно, параллельно и смешанно (последовательно-параллельно).

Последовательное соединение

Проводники соединены таким образом, что по ним проходит один и тот же ток.

_{Сила тока в цепи:}

Общее напряжение:

Эквивалентное сопротивление:

Параллельное соединение

Два или более число проводников присоединены к двум узловым

точкам.

_{Сила тока в цепи:}

Общее напряжение:

Эквивалентное сопротивление:

или

Задание

Определить общее сопротивление цепи, токи во всех ветвях и напряжения на каждом сопротивлении, если напряжение U=120 В.

Порядок выполнения расчета

1. Для своих данных начертить исходную схему.

1. Рассчитать последовательное соединение R₁-R₄:

1. Рассчитать параллельное соединение R₁₄-R₃:

1. Рассчитать последовательное соединение R₂-R₅:

1. Рассчитать параллельное соединение R₁₃₄-R₂₅:

1. Найти эквивалентное сопротивление, рассчитав последовательное соединение R₁₂₃₄₅-R₇₈:

1. Найти общий ток в цепи:

1. Найти токи на сопротивлениях R₇ и R₈:

1. Найти напряжения на сопротивлениях R₇ и R₈:

₁₀. Найти напряжение между точками а и б:

11. Найти ток на сопротивлениях R₁ и R₄:

12. Найти ток на сопротивлениях R₂ и R₅:

13. Найти ток на сопротивлении R₃:

14. Проверка:

Практическая работа №3

«Расчет неразветвленных электрических цепей переменного тока»

Цель:закрепить знания методов расчета параметровнеразветвленных электрических цепей переменного тока.

Теоретические сведения

Реактивное сопротивление цепи рано разности индуктивных и емкостных сопротивлений:

(брать все Х из схемы)

Формула для полного сопротивление цепи имеет вид:

Эту формулу нужно привести в соответствие со своей схемой, следуя указаниям:

- если одно из этих сопротивлений в схеме отсутствует, то брать его за ноль;

- если каких-то сопротивлений два, то при их подставке в формулу складывают; причем X_L всегда берут с «плюсом», а Х_C - с «минусом».

Ток в цепи можно найти несколькими способами:

Напряжения в цепи также можно найти по нескольким формулам:

Коэффициент мощности равен отношению активного сопротивления к полному:

sinj находят как отношение реактивного сопротивления к полному:

Формулы для мощности цепи имеют вид:

активная

реактивная

_полная

Для построения векторной диаграммы необходимо:

1. Составить уравнение (векторно сложить в порядке схемы соответствующие напряжения).

2. Выбрать масштаб, т.е. поделить все значения напряжений на одно число, чтобы результат деления было удобно строить в сантиметрах.

U.. . = … В

U… = … В

U.. . = … В

I … = … А

1. После этого построить векторную диаграмму по масштабу и в соответствии с уравнением.

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. первым всегда строят ток I;

2. вектор U_R всегда идет параллельно току;

3. вектор U_L перпендикулярно току вверх;

4. U_C перпендикулярно току вниз;

5. итоговый вектор U соединяет начало первого вектора с концом последнего.

Проверка: длина вектора U в сантиметрах, измеренная по линейке, должна совпадать с расчетной величиной.

Задание

Неразветвленная цепь переменного тока содержит активные и реактивные сопротивления, величины которых заданы в таблице. Кроме того, известна одна из дополнительных величин. Определить следующие величины, если они не заданы в таблице вариантов: полное сопротивление цепи; напряжение, приложенное к цепи: силу тока в цепи; активную, реактивную и полную мощности;cos φ; sin φ.

Порядок выполнения расчета

1. Начертить исходную схему.

2. Найти реактивное сопротивление:

1. Найти полное сопротивление цепи:

1. Найти ток:

1. _{Найти напряжения:}

6. Найти cosφ и sinφ:

7. Найти мощности:

активная

_{реактивная}

_полная

8. Построить векторную диаграмму:

1. _{Векторно сложить соответствующие напряжения в порядке схемы}

1. Выбрать масштаб, т.е. поделить все значения напряжений на одно число, чтобы результат деления было удобно строить в сантиметрах.

U_R1 = 10 В 1 см

U_L = 60 В 6 см

U_R2 = 30 В : 10 3 см

U_C = 30 В 3 см

U = 50 В 5 см

I = 5 А : 1 5 см

1. Построить векторную диаграмму по масштабу и в соответствии с уравнением.

U_R2

U_C

U_L

U

U_R1I

Описание:

1. Первым строят ток I , горизонтально, длиной 5 см;

2. Вектор U_R1 идет параллельно току, длиной 1 см;

3. Вектор U_L перпендикулярно току вверх, от конца вектора U_R1, длиной 6 см;

4. Вектор U_R2 идет параллельно току, от конца вектораU_L, длиной 3 см;

5. U_C перпендикулярно току вниз, от конца вектора U_R2, длиной 3 см;

6. Итоговый вектор U соединяет начало первого вектора U_R1с концом последнего U_C.

Проверка:длина вектора U в сантиметрах, измеренная по линейке, равна 5 см, что совпадает с расчетной величиной.

Практическая работа №4

«Расчет трехфазных цепей»

Цель:закрепить знания методов расчета параметровтрехфазных цепей переменного тока.

Теоретические сведения

Электрические цепи, которые состоят из совокупности переменных ЭДС одной частоты и сдвинутых по фазе друг относительно друга на треть периода называют трехфазной системой переменного тока. Однофазная цепь, входящая в систему данной многофазной цепи называется фазой.

В трехфазных системах обмотки генератора и электроприемника соединяют по схемам «звезда» или «треугольник». Если нагрузки (приемники) соединены в трехфазную цепь по схеме «звезда», то к сопротивлениям нагрузки приложены фазные напряжения. Линейные токи равны фазным и определяются по закону Ома:

а ток в нейтрали равен векторной сумме этих токов:

При симметричных напряжениях U_A,U_B,U_C и одинаковых сопротивлениях R_A=R_B=R_C=R токи I_A,I_B,I_Cтакже симметричны и их векторная сумма (I_N) равна нулю. Тогда

_{а напряжение}

Векторные диаграммы имеют вид:

Мощность трёхфазной нагрузки складывается из мощностей фаз:

Когда нагрузка симметричная и чисто резистивная, имеем

При смешанной (активно-индуктивной или активно-емкостной) нагрузке:

активная мощность

реактивная мощность

полная мощность

Если нагрузки (приемники) соединены в трехфазную цепь по схеме «треугольник», нагрузка R_AВ,R_BС иR_CАкаждой фазы включается на полное линейное напряжение,которое равно фазному:

Фазные токи I_AВ,I_BС иI_CА определяются по закону Ома:

Линейные токи определяются по первому закону Кирхгофа:

При симметричных напряжениях U_AВ,U_BС,U_CА и одинаковых нагрузках фаз R_AВ=R_BС =R_CА=R токи также симметричны:

Векторные диаграммы имеют вид:

Мощность, потребляемая трехфазной нагрузкой при ее соединении в «треугольник», складывается из мощностей фаз

При симметричной или чисто активной нагрузке

При смешанной (активно-индуктивной или активно-емкостной) нагрузке:

активная мощность

реактивная мощность

полная мощность

Задание

1. В трехфазную четырех проводную сеть включили звездой несимметричную нагрузку: в фазу А – индуктивный элемент с индуктивностью L_A , в фазу В – резистор с сопротивлением R_B , и емкостный элемент с емкостью С_В , в фазу С – резистор с сопротивлением R_С . Линейное напряжением сети U_HOM . Определить фазные токи I_A, I_B, I_C, активную мощность цепи P, реактивную мощность Q и полную мощность S.

2. В трехфазную сеть включили треугольником несимметричную нагрузку. В фазу АВ – емкостный элемент С_AВ , в фазу ВС – индуктивный элемент с активным сопротивлением R_ВС и индуктивностью L_BC, в фазу С – резистор с сопротивлением R_СА . Линейное напряжением сети U_H. Определить фазные токи I_AВ, I_BС, I_CА, активную мощность цепи P, реактивную мощность Q и полную мощность трехфазной цепи S.

Порядок выполнения расчета

Задание 1

1. Начертить исходную схему

1. Определить фазные напряжения:

В четырехпроводной цепи при любой нагрузке фаз выполняется соотношение:

1. Определить сопротивление индуктивного элемента L_A:

1. Определить сопротивление емкостного элемента С_В:

1. Определить полное сопротивление в фазе В:

1. Найти фазные токи, применяя закон Ома для участка цепи:

1. Определить активную мощность фаз:

1. Определить реактивную мощность фаз:

1. Полная мощность трехфазной цепи равна:

Задание 2

В трехфазную сеть включили треугольником несимметричную нагрузку. В фазу АВ – емкостный элемент С_AВ , в фазу ВС – индуктивный элемент с активным сопротивлением R_ВС и индуктивностью L_BC, в фазу С – резистор с сопротивлением R_СА . Линейное напряжением сети U_H. Определить фазные токи I_AВ, I_BС, I_CА, активную мощность цепи P, реактивную мощность Q и полную мощность трехфазной цепи S.

1. При соединении потребителей треугольником выполняется соотношение:

2. Определить сопротивление емкостного элемента в фазе АВ:

3. Определить сопротивление индуктивного элемента в фазе ВС:

4. Определить полное сопротивление фазы ВС:

5. Определить фазные токи:

6. Определить активную мощность фаз:

7. Определить реактивную мощность фаз:

8. Определить полную мощность трехфазной цепи:

Практическая работа №5

«Расчет машин постоянного тока»

Цель:закрепить знания методов расчета параметров работы машин постоянного тока.

Теоретические сведения

Машина постоянного тока —электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор) или для обратного преобразования (двигатель). Любая электрическая машина обладает свойством обратимости, т.е. может работать в режиме генератора или двигателя. Если к зажимам приведенного во вращение якоря генератора присоединить сопротивление нагрузки, то под действием ЭДС якорной обмотки в цепи возникает ток

где U - напряжение на зажимах генератора;
R_я - сопротивление обмотки якоря.

Номинальный ток генератора определяется из соотношения:

Ток обмотки якоря составляет разницу между номинальным током и током обмотки возбуждения:

_{Электрические потери в обмотках:}

_якоря

возбуждения

Сумма потерь при номинальной нагрузке:

Механические и магнитные потери:

Добавочные потери - это трудно учитываемые потери, их принимают равными 1% от подводимой мощности двигателя.

Ток в цепи нагрузки при максимальном КПД:

Максимальный КПД:

Задание

Для двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением определить сумму потерь, потери электрические, дополнительные и магнитные, ток при максимальном КПД, максимальный КПД.

Порядок выполнения расчета

1. Найти мощность, потребляемую двигателем при номинальной нагрузке:

1. Найти номинальную мощность на валу двигателя:

1. Найти сумму потерь при номинальной нагрузке:

1. Найти ток обмотки возбуждения:

1. Найти ток обмотки якоря:

1. Найти электрические потери в цепи якоря и обмотке возбуждения при номинальной нагрузке:

1. Найти добавочные потери, которые составят 1% от номинальной мощности:

1. _{Найти механические и магнитные потери:}

1. Найти ток в цепи нагрузки при максимальном КПД:

1. Найти максимальный КПД:

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/611423-metodicheskie-rekomendacii-po-vypolneniju-pra